Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP6165174B2 - Head-mounted display device - Google Patents

Head-mounted display device Download PDF

Info

Publication number
JP6165174B2
JP6165174B2 JP2014554128A JP2014554128A JP6165174B2 JP 6165174 B2 JP6165174 B2 JP 6165174B2 JP 2014554128 A JP2014554128 A JP 2014554128A JP 2014554128 A JP2014554128 A JP 2014554128A JP 6165174 B2 JP6165174 B2 JP 6165174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
eyepiece
head
light
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014554128A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2014103264A1 (en
Inventor
良平 杉原
良平 杉原
成示 龍田
成示 龍田
晃央 富田
晃央 富田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Publication of JPWO2014103264A1 publication Critical patent/JPWO2014103264A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6165174B2 publication Critical patent/JP6165174B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B27/0172Head mounted characterised by optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/001Eyepieces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B27/0176Head mounted characterised by mechanical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0123Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0149Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0161Head-up displays characterised by mechanical features characterised by the relative positioning of the constitutive elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B2027/0178Eyeglass type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Description

本発明は、頭部装着型表示装置に関するものである。   The present invention relates to a head-mounted display device.

従来、人の頭部に装着される頭部装着型表示装置として、表示部と接眼光学部とを備え、表示部に表示される画像を接眼光学部により虚像として拡大して観察できるようにしたものが種々提案されている。このような頭部装着型表示装置は、個人に装着されることから、装着者個人の眼幅、頭部のサイズや視力等に応じて、アイポイント調整や視度調整ができることが望まれる。   Conventionally, as a head-mounted display device mounted on a human head, a display unit and an eyepiece optical unit are provided, and an image displayed on the display unit can be enlarged and observed as a virtual image by the eyepiece optical unit. Various things have been proposed. Since such a head-mounted display device is worn by an individual, it is desired that eye point adjustment and diopter adjustment can be performed according to the eye width of the wearer, the size of the head, visual acuity, and the like.

そのような要望に対し、例えば、本出願人により、表示部を有する第1の筐体と、光路長を調整可能な第2の筐体と、接眼光学部を有する第3の筐体と、を有し、第2の筐体が第1の筐体に対して装着者の前後方向にスライド可能であり、かつ、第3の筐体が第2の筐体に対して装着者の左右方向にスライド可能である、頭部装着型表示装置が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の装置によれば、第2の筐体の第1の筐体に対する装着者の前後方向へのスライド、及び、第3の筐体の第2の筐体に対する装着者の左右方向へのスライドにより、簡単な操作でアイポイント調整及び視度調整を行うことができる。   In response to such a request, for example, the applicant of the present invention has a first housing having a display unit, a second housing capable of adjusting an optical path length, a third housing having an eyepiece optical unit, The second housing is slidable in the front-rear direction of the wearer with respect to the first housing, and the third housing is in the left-right direction of the wearer with respect to the second housing A head-mounted display device that is slidable is proposed (see Patent Document 1). According to the apparatus described in Patent Literature 1, the wearer slides in the front-rear direction of the second housing with respect to the first housing, and the wearer's left and right with respect to the second housing of the third housing. By sliding in the direction, eyepoint adjustment and diopter adjustment can be performed with a simple operation.

特開2012−63633号公報JP 2012-63633 A

ところで、頭部装着型表示装置は、使用状況によっては、左右方向の視界を十分に確保することが望まれる場合もあるが、特許文献1に記載の装置は、眼鏡のテンプルに沿って延在する第1の筐体と、接眼光学部を有し装着者の眼前に位置する第3の筐体とが、第2の筐体を介して接続される構成であるため、装着者の左右方向の視界にこれらの筐体の一部が位置してしまう場合があった。   By the way, although the head-mounted display device may be desired to ensure a sufficient horizontal field of view depending on the usage situation, the device described in Patent Document 1 extends along the temple of the glasses. Since the first housing and the third housing having the eyepiece optical unit and located in front of the wearer's eyes are connected via the second housing, the left and right directions of the wearer In some cases, some of these cases are located in the field of view.

本発明は、上記のような問題を解決すべくなされたものであり、装着者の左右方向の視界を確保することができる、頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a head-mounted display device that can ensure the left-right view of the wearer.

発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、発明者らは、表示部から接眼光学部へ入射する画像光の入射光軸と、接眼光学部から装着者の眼球に向けて射出する画像光の射出光軸とが同一平面上に位置しないように互いにねじれの位置となるようにし、且つ、上記入射光軸と上記射出光軸とがなす角度を鋭角とすること、すなわち、入射光ベクトルと射出光ベクトルとのなす角度を鈍角とすることにより、所期した目的を有利に達成することができることの新規知見を得て、本発明を完成するに至った。
The inventors have intensively studied to solve the above problems.
As a result, the inventors of the present invention have an incident optical axis of image light incident on the eyepiece optical unit from the display unit and an emission optical axis of image light emitted from the eyepiece optical unit toward the wearer's eyeball on the same plane. The angle between the incident optical axis and the exit optical axis is an acute angle, that is, the angle between the incident light vector and the exit light vector is an obtuse angle. As a result, new knowledge that the intended purpose can be advantageously achieved has been obtained, and the present invention has been completed.

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
本発明の頭部装着型表示装置は、リム部を有し、装着者の頭部に固定するための眼鏡型のフレームと、画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された画像を装着者の少なくとも一方の眼球に導光し、拡大した虚像として表示する接眼光学部と、を有し、前記表示部及び前記接眼光学部は、前記リム部に取り付けられ、前記表示部から前記接眼光学部へ入射する画像光である入射光の光軸と、前記接眼光学部から前記装着者の眼球に向けて射出する画像光である射出光の光軸とが、同一平面上に無く、且つ、前記入射光のなす入射光ベクトルと、前記射出光のなす射出光ベクトルとの2つのベクトルのなす角度は、90°より大きく、
前記接眼光学部は、
前記表示部からの画像光を前記装着者の前方方向に偏向する第1反射面と、
前記第1反射面からの画像光を前記装着者の下方向に偏向する第2反射面と、
前記第2反射面からの画像光を前記装着者の眼球方向に偏向する第3反射面と、を有することを特徴とする。
なお、本明細書において、「入射光のなす入射光ベクトルと、射出光のなす射出光ベクトルとの2つのベクトルのなす角度が90°より大きい」とは、入射光が折り返されて射出光として射出される折り返し角αが90°より小さいことをいう。
この構成によれば、装着者の左右方向の視界を確保しつつ、表示部に表示される画像を接眼光学部により虚像として拡大して観察することができる。
また、装着者の前方の視界を確保しつつ、リム部に取り付けられた表示部からの画像光を装着者の眼球に導光することができるからである。
This invention is made | formed based on said knowledge, The summary structure is as follows.
The head-mounted display device of the present invention has a rim portion, a glasses-type frame for fixing to a wearer's head, a display unit for displaying an image, and an image displayed on the display unit. An eyepiece optical unit that guides light to at least one eyeball of the wearer and displays it as an enlarged virtual image.The display unit and the eyepiece optical unit are attached to the rim unit, and are connected to the eyepiece from the display unit. An optical axis of incident light that is image light incident on the eye optical unit and an optical axis of emitted light that is image light emitted from the eyepiece optical unit toward the eyeball of the wearer are not on the same plane, and , the incident light vector form of the incident light, the angle between two vectors of the eggplant emitted light vector of the emitted light is much larger than 90 °,
The eyepiece optical unit is
A first reflecting surface for deflecting image light from the display unit in a forward direction of the wearer;
A second reflecting surface for deflecting image light from the first reflecting surface downward in the wearer;
And a third reflecting surface for deflecting image light from the second reflecting surface toward the eyeball of the wearer .
In this specification, “the angle formed by two vectors of the incident light vector formed by the incident light and the emitted light vector formed by the emitted light is greater than 90 °” means that the incident light is folded back as the emitted light. It means that the turning angle α to be ejected is smaller than 90 °.
According to this configuration, the image displayed on the display unit can be magnified and observed as a virtual image by the eyepiece optical unit while ensuring the left and right field of view of the wearer.
Moreover, it is because the image light from the display part attached to the rim | limb part can be light-guided to a wearer's eyeball, ensuring the front view of a wearer.

また、本発明の頭部装着型表示装置にあっては、前記入射光のなす入射光ベクトルと、前記射出光のなす射出光ベクトルとの2つのベクトルのなす角度は、95°以上120°以下であることが好ましい。
上記の範囲とすることにより、様々な眼鏡の形状に適合させることができるからである。
In the head-mounted display device of the present invention, an angle formed by two vectors of the incident light vector formed by the incident light and the emitted light vector formed by the emitted light is 95 ° or more and 120 ° or less. It is preferable that
It is because it can adapt to the shape of various spectacles by setting it as said range.

さらにまた、本発明の頭部装着型表示装置にあっては、前記第3反射面により反射された画像光の射出光軸は、前記第1反射面により反射された画像光の画像光軸に対し傾斜していることが好ましい。
装着者の上方から装着者の眼球に向けて画像光を反射させることにより、装着者の前方の視界を確保することができるからである。
Furthermore, in the head-mounted display device of the present invention, the emission optical axis of the image light reflected by the third reflection surface is the image optical axis of the image light reflected by the first reflection surface. It is preferable to be inclined.
This is because the front view of the wearer can be secured by reflecting the image light from above the wearer toward the eyeball of the wearer.

ここで、本発明の頭部装着型表示装置では、前記リム部は、少なくとも1つのスライドガイド部を有し、前記表示部及び前記接眼光学部は、前記少なくとも1つのスライドガイド部に取り付けられており、前記入射光の光軸と前記少なくとも1つのスライドガイド部のスライド方向とが、平行であることが好ましい。
接眼光学部を入射光軸に平行にスライドさせることにより、アイポイント調整を行うことができるからである。
Here, in the head-mounted display device of the present invention, the rim portion has at least one slide guide portion, and the display portion and the eyepiece optical portion are attached to the at least one slide guide portion. Preferably, the optical axis of the incident light and the sliding direction of the at least one slide guide portion are parallel to each other.
This is because the eye point can be adjusted by sliding the eyepiece optical unit parallel to the incident optical axis.

また、本発明の頭部装着型表示装置では、前記表示部と、前記接眼光学部とが、前記少なくとも1つのスライドガイド上で互いに独立してスライド可能であることが好ましい。
表示部と接眼光学部との相対距離を調整することにより、視度調整を行うことができるからである。
In the head-mounted display device of the present invention, it is preferable that the display unit and the eyepiece optical unit are slidable independently from each other on the at least one slide guide.
This is because diopter adjustment can be performed by adjusting the relative distance between the display unit and the eyepiece optical unit.

さらに、本発明の頭部装着型表示装置にあっては、前記表示部と前記接眼光学部との少なくとも一方は、前記少なくとも1つのスライドガイド部に着脱可能であることが好ましい。
表示サイズの異なる別の表示部に交換したり、異なる仕様の接眼光学部に交換したりすることができるからである。
Furthermore, in the head-mounted display device of the present invention, it is preferable that at least one of the display unit and the eyepiece optical unit is detachable from the at least one slide guide unit.
This is because the display unit can be replaced with another display unit having a different display size, or can be replaced with an eyepiece optical unit having a different specification.

さらにまた、本発明の頭部装着型表示装置においては、前記表示部が、前記リム部の頂部の延在方向に沿った形状であることが好ましい。
装着者の視界を、より一層確保することができるからである。
Furthermore, in the head-mounted display device of the present invention, it is preferable that the display portion has a shape along the extending direction of the top portion of the rim portion.
This is because the field of view of the wearer can be further secured.

また、本発明の頭部装着型表示装置では、前記接眼光学部は、前記第1反射面を有する偏向プリズムと、前記第2反射面及び前記第3反射面を有する接眼プリズムとからなることが好ましい。
接眼光学部が上記のような偏向プリズム及び接眼プリズムを有する構成とすることにより、装着者の前方の視界を確保しつつ、リム部に取り付けられた表示部からの画像光を装着者の眼球に導光することができるからである。
In the head-mounted display device according to the aspect of the invention, the eyepiece optical unit may include a deflection prism having the first reflecting surface and an eyepiece prism having the second reflecting surface and the third reflecting surface. preferable.
By configuring the eyepiece optical unit to have the deflection prism and the eyepiece prism as described above, image light from the display unit attached to the rim unit is applied to the wearer's eyeball while ensuring the field of view of the wearer in front. This is because the light can be guided.

さらに、本発明の頭部装着型表示装置にあっては、前記偏向プリズムから前記接眼プリズムへと入射する画像光である接眼プリズム入射光がなす接眼プリズム入射光ベクトルと、前記接眼プリズムから前記装着者の眼球に向けて射出する画像光である接眼プリズム射出光がなす接眼プリズム射出光ベクトルとの2つのベクトルがなす角度は、165°以上であることが好ましい。
人間の視線の可動範囲を考慮すると、該角度が165°以上であることが適しているからである。
Furthermore, in the head-mounted display device of the present invention, the eyepiece prism incident light vector formed by the eyepiece prism incident light that is the image light incident on the eyepiece prism from the deflecting prism, and the eyepiece prism mounts the eyepiece. It is preferable that the angle formed by the two vectors with the eyepiece prism emission light vector formed by the eyepiece prism emission light, which is image light emitted toward the person's eyeball, is 165 ° or more.
This is because it is suitable that the angle is 165 ° or more in consideration of the movable range of human eyes.

本発明によれば、装着者の左右方向の視界を確保することができる、頭部装着型表示装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the head mounted display apparatus which can ensure the wearer's left-right view can be provided.

本発明の一実施形態にかかる頭部装着型表示装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention. (a)〜(d)接眼光眼部に用いるプリズムについて説明するための図である。(A)-(d) It is a figure for demonstrating the prism used for an eyepiece eye part. (a)本発明の他の実施形態にかかる頭部装着型表示装置の眼鏡型フレームの上面図である。(b)(a)に示す眼鏡型フレームに表示部及び接眼光学部を取り付けた様子を示す、本発明の他の実施形態にかかる頭部装着型表示装置の上面図である。(A) It is a top view of the spectacles type flame | frame of the head mounted display apparatus concerning other embodiment of this invention. (B) It is a top view of the head mounted display apparatus concerning other embodiment of this invention which shows a mode that the display part and the eyepiece optical part were attached to the spectacles type | mold flame | frame shown to (a). 本発明の他の実施形態にかかる頭部装着型表示装置の要部を示す部分上面図である。It is a partial top view which shows the principal part of the head mounted display apparatus concerning other embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。なお、以下の説明において参照する図面は必ずしも縮尺どおりに示されていない。さらに、前、後、左、右、上、下とは眼鏡装着型表示装置を装着者の頭部に装着した状態で、該装着者からみた前、後、左、右、上、下の各方向をいうものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the drawings referred to in the following description are not necessarily shown to scale. Further, front, back, left, right, top, and bottom refer to the front, back, left, right, top, and bottom as viewed from the wearer with the glasses-mounted display device mounted on the head of the wearer. It shall be the direction.

図1は、本発明の一実施形態にかかる頭部装着型表示装置を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施形態の頭部装着型表示装置1は、フロント部2aとテンプル部2bとを有する、装着者の頭部に頭部装着型表示装置1を固定するための眼鏡型のフレーム2と、画像を表示する表示部3と、表示部3に表示された画像を装着者の少なくとも一方の眼球に導光し、拡大した虚像として表示する接眼光学部4と、を有している。
また、図1に示すように、眼鏡型フレーム2のフロント部2aは、左右用のレンズ20L、20Rをそれぞれ装着するための2つのリム部21L、21Rを有し、左眼用のリム部21Lと右眼用のリム部21Rは、ブリッジ22により連結されている。さらに図示例では、リム部21L、21Rは、それぞれ、上側リム部21LU、21RU及び下側リム部21LL、21RLからなる。また、図1に示すように、フロント部2aは、ヨロイ部23L、23Rを有し、該ヨロイ部23L、23Rを介して、テンプル部2bに連結されている。なお、リム部21L、21Rには、レンズ20L、20Rが取り付けられていても良いし、レンズなしの眼鏡型フレーム2であってもよい。
図1に示す例では、表示部3及び接眼光学部4は、右眼側の上側リム部21Rに取り付けられている(図示例では、上側リム部21Rの頂部が取り付け箇所である)が、本発明にあっては、表示部3及び接眼光学部4は、左眼側の上側リム部21Lに取り付けられていても良い。
なお、表示部3は、例えば、液晶表示パネルや有機ELディスプレイなどの小型の画像表示素子を有するものとすることができる。
以下、接眼光学部4について、さらに具体的に説明する。
FIG. 1 is a perspective view showing a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the head-mounted display device 1 of the present embodiment has a front part 2a and a temple part 2b, and glasses for fixing the head-mounted display apparatus 1 to the head of the wearer. Frame 2, a display unit 3 for displaying an image, and an eyepiece optical unit 4 for guiding the image displayed on the display unit 3 to at least one eyeball of the wearer and displaying it as an enlarged virtual image. doing.
As shown in FIG. 1, the front part 2a of the spectacle-shaped frame 2 has two rim parts 21L and 21R for mounting the left and right lenses 20L and 20R, respectively, and the rim part 21L for the left eye. The rim portion 21 </ b> R for the right eye is connected by a bridge 22. Further, in the illustrated example, the rim portions 21L and 21R are composed of upper rim portions 21LU and 21RU and lower rim portions 21LL and 21RL, respectively. Moreover, as shown in FIG. 1, the front part 2a has armor parts 23L and 23R, and is connected to the temple part 2b through the armor parts 23L and 23R. In addition, the lenses 20L and 20R may be attached to the rim portions 21L and 21R, or the glasses-type frame 2 without a lens may be used.
In the example shown in FIG. 1, the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 are attached to the upper rim portion 21R on the right eye side (in the illustrated example, the top portion of the upper rim portion 21R is an attachment location). In the invention, the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 may be attached to the upper rim portion 21L on the left eye side.
In addition, the display part 3 shall have a small image display elements, such as a liquid crystal display panel and an organic EL display, for example.
Hereinafter, the eyepiece optical unit 4 will be described more specifically.

図2(a)は、接眼光眼部4に用いるプリズム5を示す斜視図であり、図2(b)は、接眼光眼部4に用いるプリズム5を、図2(a)の矢印の方向から見たときの平面図である。
図2(a)(b)に示す例では、プリズム5は、表示部3から射出された画像光を受けて装着者の前方へ向けて射出する偏向プリズム5aと、偏向プリズム5aからの射出された画像光を入射し、その画像光を装着者の眼球の方向へ向けて折り返す接眼プリズム5bとが組み合わされてなるものである。これらは、例えば同一の筐体により保持される。
図2(b)に示すように、特には限定しないが、この例では、図2(b)に示す平面視で、偏向プリズム5aの高さは4mmであり、接眼プリズム5bの幅は4mmである。
2A is a perspective view showing the prism 5 used for the eyepiece eye part 4, and FIG. 2B shows the prism 5 used for the eyepiece eye part 4 in the direction of the arrow in FIG. It is a top view when it sees from.
In the example shown in FIGS. 2A and 2B, the prism 5 receives the image light emitted from the display unit 3 and emits it toward the front of the wearer, and the prism 5 is emitted from the deflection prism 5a. It is combined with an eyepiece prism 5b that receives the image light and turns the image light back toward the wearer's eyeball. These are held by, for example, the same casing.
As shown in FIG. 2B, although not particularly limited, in this example, the height of the deflection prism 5a is 4 mm and the width of the eyepiece prism 5b is 4 mm in the plan view shown in FIG. is there.

図2(c)は、偏向プリズム5a及び接眼プリズム5bの一部を示す平面図である。図2(a)〜(c)に示すように、偏向プリズム5aは、表示部3から射出された画像光が入射する透過面5a1と、入射した画像光を偏向する反射面5a2と、偏向された画像光を接眼プリズム5bへと射出する透過面5a3とを有する。また、偏向プリズム5aは、図示のように、それぞれ入射光、出射光の光路に沿う方向に、画像光の反射面とならない2つの面5a4、5a5を有し、これらの面が屈曲した形状で(内角が鈍角となるように)連結されている。図示例では、面5a4、5a5は、それぞれ、迷光やゴースト光などの不要な光を吸収する光吸収面として形成されており、例えば、砂面処理を行った面を黒色に塗って形成することができる。
偏向プリズム5aによる偏向角度は90°以下(図示例では70°)である。
ここで、図2(c)に示すように、透過面5a1と反射面5a2との間の稜線部分は、面処理を行っており、反射面5a2と透過面5a3との間の稜線部分にも同様の面処理を行っている。これらの稜線部分には、表示部3から射出された画像光の光束が到達しないからである。ここで行う面処理としては、例えば、砂目処理、面取り処理、墨塗り処理、又はこれらを組み合わせた処理を行うことができる。上記のような面処理により、迷光やゴースト光などの不要光を除去することができる。
図2(c)に示す、偏向プリズム5aによれば、表示部3から入射した画像光の光軸は、反射面5a2により1回折り曲げられて、装着者の前方方向に偏向される。
また、偏向プリズム5aの寸法は、特に限定はしないが、図2(c)に示す平面視において、この例では、透過面5a1及び透過面5a3の長さが6mm、表示部3から射出された画像光の光軸が反射面5a2に到達するまでの距離が6mm、反射面5a2により反射された画像光の光軸が透過面5a3に到達するまでの距離が6mm、上述したように、接眼プリズム5bの幅が4mmである。
なお、本発明においては、表示部3は、保護窓(あるいはフィルター類)を有し、表示素子から射出される画像光を、当該保護窓を通過させた上で、偏向プリズム5aに入射させるようにすることもできる。
FIG. 2C is a plan view showing a part of the deflection prism 5a and the eyepiece prism 5b. 2A to 2C, the deflection prism 5a is deflected by a transmission surface 5a1 on which the image light emitted from the display unit 3 is incident, and a reflection surface 5a2 that deflects the incident image light. A transmission surface 5a3 for emitting the image light to the eyepiece prism 5b. Further, as shown in the figure, the deflection prism 5a has two surfaces 5a4 and 5a5 that do not serve as image light reflecting surfaces in directions along the optical paths of incident light and outgoing light, respectively, and these surfaces are bent. They are connected (so that the inner angle becomes an obtuse angle). In the illustrated example, each of the surfaces 5a4 and 5a5 is formed as a light absorbing surface that absorbs unnecessary light such as stray light or ghost light. For example, the surface that has been subjected to sand surface treatment is painted black. Can do.
The deflection angle by the deflecting prism 5a is 90 ° or less (70 ° in the illustrated example).
Here, as shown in FIG. 2C, the ridge line portion between the transmission surface 5a1 and the reflection surface 5a2 is subjected to surface treatment, and the ridge line portion between the reflection surface 5a2 and the transmission surface 5a3 is also processed. The same surface treatment is performed. This is because the luminous flux of the image light emitted from the display unit 3 does not reach these ridge lines. As the surface treatment performed here, for example, a graining process, a chamfering process, a sanitizing process, or a process combining these can be performed. By the surface treatment as described above, unnecessary light such as stray light and ghost light can be removed.
According to the deflecting prism 5a shown in FIG. 2C, the optical axis of the image light incident from the display unit 3 is bent once by the reflecting surface 5a2 and deflected in the forward direction of the wearer.
The dimensions of the deflecting prism 5a are not particularly limited. In the plan view shown in FIG. 2C, in this example, the lengths of the transmission surface 5a1 and the transmission surface 5a3 are 6 mm, and the light is emitted from the display unit 3. The distance until the optical axis of the image light reaches the reflection surface 5a2 is 6 mm, the distance until the optical axis of the image light reflected by the reflection surface 5a2 reaches the transmission surface 5a3, and as described above, the eyepiece prism The width of 5b is 4 mm.
In the present invention, the display unit 3 has a protective window (or filters) so that the image light emitted from the display element is incident on the deflecting prism 5a after passing through the protective window. It can also be.

図2(d)は、接眼プリズム5b及び偏向プリズム5aの一部を示す平面図である。図2(a)、(b)、(d)に示すように、接眼プリズム5bは、偏向プリズム5aからの画像光が入射する透過面5b11を含む面5b1と、入射した画像光を、眼鏡フレーム2を装着した状態で装着者の下方向に偏向する反射面5b2及び装着者の眼球方向に偏向する反射面5b3と、反射面5b3により反射された画像光が装着者の眼球に向けて射出される透過面5b4とを有する。ここで、面5b1(透過面5b11を除く部分)は、画像光の反射面とならない面であり、接眼プリズム5bは、面5b11に対向する、画像光の反射面とならない面5b5も有している。面5b1、面5b5は、ゴースト光を吸収する光吸収面として形成されており、例えば、砂面処理を行った面を黒色に塗って形成することができる。なお、画像光は、面5b1、5b5のうち少なくともいずれか一方で反射させて導光しても良く、その場合は、面5b1、5b5は、反射面として形成される。
図2(d)に示す、接眼プリズム5bによれば、偏向プリズム5aから出射して接眼プリズム5bに入射した画像光の光軸は、反射面5b2、5b3により、2回折り曲げられて、装着者の眼球へと向けられる。より具体的には、偏向プリズム5aから出射して接眼プリズム5bに入射する画像光の光軸は、反射面5b2により上方から下方へと折り曲げられ、その後、反射面5b3により、装着者の眼球に向けて、前方から後方へと折り曲げられる。
また、接眼プリズム5bの寸法は、特に限定はしないが、図2(d)に示す平面視において、この例では、透過面5b1の幅が4mm、反射面5b2により反射された画像光の光軸が反射面5b3に到達するまでの距離が13mm、反射面5a3により反射された画像光の光軸が透過面5b4に到達するまでの距離が3mm、透過面5b4の幅が4mmである。
また、図示例では、接眼プリズム5bの透過面5b4は、画像光を射出する方向に凸の形状であり、正の屈折力を有する。
そして、図示例では、偏向プリズム5aから接眼プリズム5bへと入射する画像光である接眼プリズム入射光がなす接眼プリズム入射光ベクトルと、接眼プリズム5bから装着者の眼球に向けて射出する画像光である接眼プリズム射出光がなす接眼プリズム射出光ベクトルとの2つのベクトルがなす角度は、168°である。換言すると、図2(d)に示すように、接眼プリズム入射光が折り返されて接眼プリズム射出光として射出される折り返し角βは、12°である。このように、本発明では、人間の視線の可動範囲を考慮して、接眼プリズム入射光ベクトルと、接眼プリズム射出光ベクトルとの2つのベクトルがなす角度は、165°以上185°以下(すなわち、角度βが5°以上15°以下)であることが好ましい。
ここで、上記のプリズム5によれば、上記の偏向プリズム5a内を通る光軸を含む平面と、上記の接眼プリズム5b内を通る光軸を含む平面とが、互いに同一平面をなさずに、異なる平面をなしている。
なお、図2(a)〜(d)に示すプリズムは、互いに別部である偏向プリズム5aと接眼プリズム5bとを組み合わせて形成しているが、一体形成されたプリズムを用いても良い。
FIG. 2D is a plan view showing a part of the eyepiece prism 5b and the deflecting prism 5a. As shown in FIGS. 2A, 2B, and 2D, the eyepiece prism 5b includes a surface 5b1 including a transmission surface 5b11 on which the image light from the deflection prism 5a is incident, and the incident image light on the spectacle frame. The reflective surface 5b2 that deflects in the downward direction of the wearer in the state where the wearer 2 is worn, the reflective surface 5b3 that deflects in the direction of the eyeball of the wearer, and the image light reflected by the reflective surface 5b3 are emitted toward the eyeball of the wearer. And a transmission surface 5b4. Here, the surface 5b1 (a portion excluding the transmission surface 5b11) is a surface that does not serve as an image light reflecting surface, and the eyepiece prism 5b also includes a surface 5b5 that faces the surface 5b11 and does not serve as an image light reflecting surface. Yes. The surface 5b1 and the surface 5b5 are formed as light absorbing surfaces that absorb ghost light, and can be formed, for example, by painting a surface subjected to sand surface treatment in black. The image light may be reflected and guided by at least one of the surfaces 5b1 and 5b5. In this case, the surfaces 5b1 and 5b5 are formed as reflecting surfaces.
According to the eyepiece prism 5b shown in FIG. 2 (d), the optical axis of the image light emitted from the deflecting prism 5a and incident on the eyepiece prism 5b is bent twice by the reflecting surfaces 5b2 and 5b3 to be worn by the wearer. Directed to the eyeball. More specifically, the optical axis of the image light emitted from the deflecting prism 5a and incident on the eyepiece prism 5b is bent from the upper side to the lower side by the reflecting surface 5b2, and then is reflected on the wearer's eyeball by the reflecting surface 5b3. And bent from the front to the rear.
In addition, the size of the eyepiece prism 5b is not particularly limited. However, in the plan view shown in FIG. 2D, in this example, the width of the transmission surface 5b1 is 4 mm, and the optical axis of the image light reflected by the reflection surface 5b2 Is 13 mm, the distance until the optical axis of the image light reflected by the reflecting surface 5a3 reaches the transmitting surface 5b4 is 3 mm, and the width of the transmitting surface 5b4 is 4 mm.
In the illustrated example, the transmission surface 5b4 of the eyepiece prism 5b has a convex shape in the direction in which the image light is emitted and has a positive refractive power.
In the illustrated example, the eyepiece prism incident light vector formed by the eyepiece prism incident light, which is the image light incident on the eyepiece prism 5b from the deflecting prism 5a, and the image light emitted from the eyepiece prism 5b toward the wearer's eyeball. An angle formed by two vectors with an eyepiece prism emission light vector formed by a certain eyepiece prism emission light is 168 °. In other words, as shown in FIG. 2D, the turning angle β at which the eyepiece prism incident light is turned back and emitted as the eyepiece prism exit light is 12 °. Thus, in the present invention, in consideration of the movable range of the human visual line, the angle formed by the two vectors of the eyepiece prism incident light vector and the eyepiece prism exit light vector is 165 ° or more and 185 ° or less (that is, The angle β is preferably 5 ° or more and 15 ° or less.
Here, according to the prism 5, the plane including the optical axis passing through the deflection prism 5a and the plane including the optical axis passing through the eyepiece prism 5b do not form the same plane. It has a different plane.
The prisms shown in FIGS. 2A to 2D are formed by combining the deflection prism 5a and the eyepiece prism 5b, which are separate parts, but an integrally formed prism may be used.

上記のプリズム5を有する接眼光学部4を備えた、図1に示す頭部装着型表示装置1によれば、図2(a)に示すように、表示部3から接眼光学部4へ入射する画像光である入射光の光軸と、接眼光学部4から装着者の眼球に向けて射出する画像光である射出光の光軸とが、同一平面上に無く(異なる平面上にあり)、互いにねじれの位置にある。さらに、入射光のなす入射光ベクトルと、射出光のなす射出光ベクトルとの2つのベクトルのなす角度は、90°より大きくなる(すなわち、図2(c)に示すように、角度αが90°より小さくなる)。
以下、本実施形態の頭部装着型表示装置の作用効果について説明する。
According to the head-mounted display device 1 shown in FIG. 1 provided with the eyepiece optical unit 4 having the prism 5 described above, it enters the eyepiece optical unit 4 from the display unit 3 as shown in FIG. The optical axis of incident light that is image light and the optical axis of emitted light that is image light emitted from the eyepiece optical unit 4 toward the eyeball of the wearer are not on the same plane (on different planes), They are in a twisted position relative to each other. Furthermore, the angle formed by the two vectors of the incident light vector formed by the incident light and the emitted light vector formed by the emitted light is greater than 90 ° (that is, as shown in FIG. 2C, the angle α is 90 Less than °).
Hereinafter, functions and effects of the head-mounted display device of the present embodiment will be described.

本実施形態の頭部装着型表示装置1によれば、まず、表示部3及び接眼光学部4が、眼鏡型フレーム2のテンプル部2bではなく、上側リム部21に取り付けられていることから、装着者の左右方向の視界を確保することができる。また、表示部3と接眼光学部4とを、共に上側リム部21に(同一の箇所に)取り付けていることから、頭部装着型表示装置1をコンパクトかつ軽量なものとすることもでき、デザイン性も確保することができる。
さらに、本実施形態の頭部装着型表示装置1によれば、表示部3から接眼光学部4へ入射する画像光の入射光軸と、接眼光学部4から装着者の眼球に向けて射出する画像光の射出光軸とが同一平面上に無く、かつ、入射光のなす入射光ベクトルと、射出光のなす射出光ベクトルとの2つのベクトルのなす角度が90°より大きくなることから、眼鏡型フレーム2の上側リム部21に取り付けられた表示部3からの画像光を、該眼鏡型フレーム2の形状に沿いながら、装着者の正面方向近傍から装着者の眼球に向けて射出することができる。従って、装着者は、表示部3に表示される画像を接眼光学部4により虚像として拡大して観察することができる。
According to the head-mounted display device 1 of the present embodiment, first, the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 are attached to the upper rim unit 21 instead of the temple unit 2b of the eyeglass-type frame 2. It is possible to secure the left and right field of view of the wearer. In addition, since the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 are both attached to the upper rim portion 21 (in the same place), the head-mounted display device 1 can be made compact and lightweight. Design can also be secured.
Furthermore, according to the head-mounted display device 1 of the present embodiment, the incident optical axis of the image light that enters the eyepiece optical unit 4 from the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 emits it toward the wearer's eyeball. Since the exit optical axis of the image light is not on the same plane, and the angle formed by the two vectors of the incident light vector formed by the incident light and the emitted light vector formed by the emitted light is greater than 90 °. The image light from the display unit 3 attached to the upper rim portion 21 of the mold frame 2 can be emitted from the vicinity of the front direction of the wearer toward the wearer's eyeball along the shape of the eyeglass mold frame 2. it can. Therefore, the wearer can enlarge and observe the image displayed on the display unit 3 as a virtual image by the eyepiece optical unit 4.

ここで、本発明にあっては、入射光のなす入射光ベクトルと、射出光のなす射出光ベクトルとの2つのベクトルのなす角度は、95°以上120°以下であることが好ましい。
上記の範囲とすることにより、サングラス等の曲線的な形状の眼鏡型フレームを含む、様々な眼鏡の形状において、上述した作用効果を奏することができるからである。
Here, in the present invention, the angle formed by the two vectors of the incident light vector formed by the incident light and the emitted light vector formed by the emitted light is preferably 95 ° or more and 120 ° or less.
This is because, by setting the above range, the above-described effects can be achieved in various spectacle shapes including a spectacle-shaped frame such as sunglasses.

次に、本発明において、アイポイント調整及び視度調整を行うための頭部装着型表示装置のさらなる構成について説明する。
図3(a)は、本発明の他の実施形態にかかる頭部装着型表示装置1の眼鏡型フレーム2の上面図であり、図3(b)は、図3(a)に示す眼鏡型フレーム2に表示部3及び接眼光学部4を取り付けた様子を示す、本発明の他の実施形態にかかる頭部装着型表示装置1の上面図である。
この実施形態の頭部装着型表示装置1は、眼鏡型フレーム2が、上側リム部21L、21Rに少なくとも1つのスライドガイド部6を備えている点で、先に説明した図1に示す実施形態のものと異なっている。
まず、この実施形態にかかる頭部装着型表示装置1の構成要素である眼鏡型フレーム2について説明すると、図3(a)に示すように、眼鏡型フレーム2は、上側リム部21LU、21RUの頂部に、少なくとも1つのスライドガイド部6を有している。図示例では、上側リム部21RUは、画像を表示する表示部3をスライド可能に取り付けることができる表示部スライド部6aと、表示部3に表示された画像を装着者の少なくとも一方の眼球に導光し、拡大した虚像として表示する接眼光学部4をスライド可能に取り付けることができる接眼光学部スライド部6bと、を備えている。
また、図示例では、表示部スライド部6a及び接眼部スライド部6bは、直線形状である。
なお、この実施形態においては、スライドガイド6は、上側リム部21LU、21RUにガイド溝を設けることにより形成し、表示部3や接眼光学部4を該ガイド溝に係合させてスライドさせるものであるが、この例に限定されず、任意の既知の手法によりスライドガイド6を形成することができる。
Next, a further configuration of the head-mounted display device for performing eyepoint adjustment and diopter adjustment in the present invention will be described.
FIG. 3A is a top view of the eyeglass-type frame 2 of the head-mounted display device 1 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3B is the eyeglass-type shown in FIG. It is a top view of the head mounted display apparatus 1 concerning other embodiment of this invention which shows a mode that the display part 3 and the eyepiece optical part 4 were attached to the flame | frame 2. FIG.
The head-mounted display device 1 of this embodiment is the embodiment shown in FIG. 1 described above in that the glasses-type frame 2 includes at least one slide guide portion 6 on the upper rim portions 21L and 21R. Different from the ones.
First, the spectacle-type frame 2 that is a component of the head-mounted display device 1 according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 3A, the spectacle-type frame 2 includes the upper rim portions 21LU and 21RU. At the top, at least one slide guide portion 6 is provided. In the illustrated example, the upper rim portion 21RU guides the display portion slide portion 6a to which the display portion 3 for displaying an image can be slidably attached and the image displayed on the display portion 3 to at least one eyeball of the wearer. And an eyepiece optical part slide part 6b to which the eyepiece optical part 4 that illuminates and displays as an enlarged virtual image can be slidably attached.
Moreover, in the example of illustration, the display part slide part 6a and the eyepiece part slide part 6b are linear shapes.
In this embodiment, the slide guide 6 is formed by providing guide grooves in the upper rim portions 21LU and 21RU, and the display portion 3 and the eyepiece optical portion 4 are engaged with the guide grooves and slid. However, the present invention is not limited to this example, and the slide guide 6 can be formed by any known method.

図3(b)に示すように、この実施形態の頭部装着型表示装置1は、表示部3及び接眼光学部4が、少なくとも1つのスライドガイド部6に取り付けられており、図示例では、表示部3が右眼側の上記表示部スライド部6aに取り付けられ、接眼光学部4が右眼側の上記接眼光学部スライド部6bに取り付けられている。
ここで、表示部3から接眼光学部4へ入射する画像光の入射光軸は、上記少なくとも1つのスライドガイド部6(図示例では、表示部スライド部6a及び接眼光学部スライド部6b)のスライド方向に平行である。
なお、この例では、表示部3及び接眼光学部4が取り付けられた、右眼側の上側リム部21RUのみならず、表示部3及び接眼光学部4が取り付けられていない、左眼側の上側リム部21LUにも、同様に、表示部スライド部6a及び接眼光学部スライド部6bが設けられている。
As shown in FIG. 3B, in the head-mounted display device 1 of this embodiment, the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 are attached to at least one slide guide unit 6, and in the illustrated example, The display part 3 is attached to the display part slide part 6a on the right eye side, and the eyepiece optical part 4 is attached to the eyepiece optical part slide part 6b on the right eye side.
Here, the incident optical axis of the image light incident on the eyepiece optical unit 4 from the display unit 3 is the slide of the at least one slide guide unit 6 (in the illustrated example, the display unit slide unit 6a and the eyepiece optical unit slide unit 6b). Parallel to the direction.
In this example, not only the upper rim portion 21RU on the right eye side to which the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 are attached, but also the upper side on the left eye side to which the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 are not attached. Similarly, the rim portion 21LU is provided with a display portion slide portion 6a and an eyepiece optical portion slide portion 6b.

この実施形態の構成によれば、接眼光学部スライド部6bに取り付けられた接眼光学部4を、入射光軸に平行にスライドさせることができるため、装着者の眼幅、頭部のサイズ等に合わせてアイポイント調整を行うことができる。   According to the configuration of this embodiment, the eyepiece optical unit 4 attached to the eyepiece optical unit slide unit 6b can be slid in parallel to the incident optical axis, so that the eye width of the wearer, the size of the head, etc. You can also adjust the eye point.

さらに、図3(a)(b)に示すように、表示部3と、接眼光学部4は、少なくとも1つのスライドガイド部6(図示例では、それぞれ、表示部スライド部6a及び接眼光学部スライド部6b)上で互いに独立してスライド可能であることが好ましい。
これにより、表示部3をスライドさせて、表示部3と接眼光学部4との相対距離を調整することにより、装着者の視力に合った像距離に表示画像を表示して、視度調整を行うことができるからである。
このとき、表示部3をスライドさせる表示部スライド部6a及び接眼光学部4をスライドさせる接眼光学部スライド部6bは、共に入射光軸に平行であるため、表示部3と接眼光学部4との相対距離を調整するに当たって、入射光軸がずれることがない。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 include at least one slide guide unit 6 (in the illustrated example, the display unit slide unit 6a and the eyepiece optical unit slide, respectively). It is preferable that they can slide independently of each other on the part 6b).
As a result, the display unit 3 is slid to adjust the relative distance between the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4, thereby displaying the display image at an image distance that matches the wearer's visual acuity and adjusting the diopter. Because it can be done.
At this time, the display unit slide unit 6a for sliding the display unit 3 and the eyepiece optical unit slide unit 6b for sliding the eyepiece optical unit 4 are both parallel to the incident optical axis. In adjusting the relative distance, the incident optical axis does not shift.

図3(a)(b)に示す実施形態において、表示部3と接眼光学部4との少なくとも一方は、少なくとも1つのスライドガイド部6に着脱可能であることが好ましく、例えば、表示部3は、表示部スライド部6aに該表示部スライド部6aの端部から着脱可能であり、且つ、接眼光学部4は、接眼光学部スライド部6bに該接眼光学部スライド部6bの端部から着脱可能であるように構成することができる。
表示部3を表示部スライド部6aから着脱可能にすることにより、表示サイズの異なる別の表示部に交換することができる。この場合でも、表示部3は、表示部スライド部6aによりスライド可能であるため、交換後の表示部3の表示サイズに対応させて視度調整を行うことができる。
また、接眼光学部4を接眼光学部スライド部6bから着脱可能にすることにより、例えば、異なる仕様(例えば、焦点距離や光路長、倍率などの異なる仕様)の接眼光学部4に交換して、表示画像を、表示画角を変えて観察することができる。この場合でも、表示部3を表示部スライド部6aによりスライドさせて、表示部3と接眼光学部4との相対距離を調整することにより、視度調整を行うことができる。
In the embodiment shown in FIGS. 3A and 3B, at least one of the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 is preferably detachable from at least one slide guide unit 6. For example, the display unit 3 is The display unit slide unit 6a can be attached to and detached from the end of the display unit slide unit 6a, and the eyepiece optical unit 4 can be attached to and detached from the eyepiece optical unit slide unit 6b from the end of the eyepiece optical unit slide unit 6b. It can be configured to be.
By making the display unit 3 detachable from the display unit slide unit 6a, the display unit 3 can be replaced with another display unit having a different display size. Even in this case, since the display unit 3 can be slid by the display unit slide unit 6a, diopter adjustment can be performed in accordance with the display size of the display unit 3 after replacement.
In addition, by making the eyepiece optical unit 4 detachable from the eyepiece optical unit slide unit 6b, for example, the eyepiece optical unit 4 can be replaced with an eyepiece optical unit 4 having different specifications (for example, different specifications such as focal length, optical path length, and magnification) The display image can be observed by changing the display angle of view. Even in this case, the diopter can be adjusted by sliding the display unit 3 with the display unit slide unit 6a and adjusting the relative distance between the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4.

図4は、本発明の別の実施形態にかかる頭部装着型表示装置の要部を示す部分上面図である。
図4に示す頭部装着型表示装置は、スライドガイド部6が1つのみ設けられており、この1つのスライドガイド部6に、表示部3及び接眼光学部4がスライド可能に取り付けられている点で、図3(a)(b)に示す実施形態にかかる頭部装着型表示装置と異なっている。
換言すれば、図4に示す例では、表示部スライド部と接眼部スライド部とが、一直線に繋がるように一体形成されて、1つのスライドガイド部6を形成している。
この場合も、スライドガイド部6によりスライド可能である、表示部3及び接眼光学部4のスライド方向が、共に、表示部3からの画像光の入射光軸に平行となる。
従って、図4に示す実施形態の頭部装着型表示装置によれば、図3(a)(b)に示す実施形態と同様に、アイポイント調整や視度調整を行うことができる。
FIG. 4 is a partial top view showing a main part of a head-mounted display device according to another embodiment of the present invention.
The head-mounted display device shown in FIG. 4 is provided with only one slide guide unit 6, and the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 are slidably attached to the single slide guide unit 6. This is different from the head-mounted display device according to the embodiment shown in FIGS.
In other words, in the example illustrated in FIG. 4, the display unit slide unit and the eyepiece unit slide unit are integrally formed so as to be connected in a straight line to form one slide guide unit 6.
Also in this case, the sliding directions of the display unit 3 and the eyepiece optical unit 4 that can be slid by the slide guide unit 6 are both parallel to the incident optical axis of the image light from the display unit 3.
Therefore, according to the head-mounted display device of the embodiment shown in FIG. 4, eye point adjustment and diopter adjustment can be performed as in the embodiment shown in FIGS.

図1、図3(a)(b)、及び図4に示す実施形態の頭部装着型表示装置において、表示部スライド部6a及び接眼部スライド部6bのスライド方向が、装着者の2つの眼球を結ぶ線に対する傾斜角度は、10°〜30°であることが好ましい。ただし、上記傾斜角度は、鋭角をとるものとする。
上記の角度で傾斜させることにより、サングラス等の曲線的な形状の眼鏡型フレームを含む、様々な眼鏡の形状に沿った、スライドの直線軌道にすることができるからである。
In the head-mounted display device of the embodiment shown in FIGS. 1, 3A, 3B, and 4, the display unit slide unit 6a and the eyepiece unit slide unit 6b have two slide directions. The inclination angle with respect to the line connecting the eyeballs is preferably 10 ° to 30 °. However, the inclination angle is an acute angle.
This is because, by tilting at the above-mentioned angle, it is possible to form a linear slide orbit along various spectacle shapes including a spectacle-shaped frame such as sunglasses.

また、本発明の頭部装着型表示装置では、表示部3が、上側リム部21R、21Lの頂部の延在方向に沿った形状であることが好ましい。
表示部3の形状を眼鏡型フレーム2の形状に合うようにすることにより、装着者の視界をより一層確保することができるからである。
In the head-mounted display device of the present invention, it is preferable that the display unit 3 has a shape along the extending direction of the top portions of the upper rim portions 21R and 21L.
This is because the field of view of the wearer can be further ensured by matching the shape of the display unit 3 with the shape of the glasses-type frame 2.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記の説明においては、右眼用の頭部装着型表示装置について説明したが、本発明の頭部装着型表示装置は、右眼用に限らず、左眼用についても同様に構成することができ、あるいは、両眼用に構成することもできる。
さらに、例えば、本発明において、上側リム部にスライドガイドを設ける場合は、左右のいずれか片側のみに設けることもでき、一方で、両側に設けることもできる。スライドガイドを上側リム部の左右両側に設けた場合は、表示部及び接眼光学部を、装着者の好みに応じて左右両側のいずれかを選択してスライド可能に取り付けることができ、あるいは、左右両方に表示部及び接眼光学部をスライド可能に取り付けることができる。
また、画像を背景が透けて見えるシースルー画像として観察させるため、接眼光学部を人間の通常環境における瞳孔径である4mmより細い幅とすることもできる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment at all. For example, in the above description, the head-mounted display device for the right eye has been described, but the head-mounted display device of the present invention is configured not only for the right eye but also for the left eye. Or it can be configured for both eyes.
Further, for example, in the present invention, when the slide guide is provided on the upper rim portion, it can be provided on only one of the left and right sides, or on both sides. When slide guides are provided on both the left and right sides of the upper rim, the display unit and the eyepiece optical unit can be slidably mounted by selecting either the left or right side according to the wearer's preference, or The display unit and the eyepiece optical unit can be slidably attached to both.
Further, since the image is observed as a see-through image through which the background can be seen, the width of the eyepiece optical unit can be made smaller than 4 mm which is the pupil diameter in a normal human environment.

本発明によれば、装着者の左右方向の視界を確保することができる、頭部装着型表示装置を製造して市場に提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the head mounted display apparatus which can ensure the wearer's left-right view can be manufactured and can be provided to a market.

1 頭部装着型表示装置
2 眼鏡型フレーム
3 表示部
4 接眼光学部
5 プリズム
5a 偏向プリズム
5b 接眼プリズム
6 スライドガイド部
6a 表示部スライド部
6b 接眼部スライド部
7 眼球
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head mounted type display apparatus 2 Eyeglass type frame 3 Display part 4 Eyepiece optical part 5 Prism 5a Deflection prism 5b Eyepiece prism 6 Slide guide part 6a Display part slide part 6b Eyepiece part slide part 7 Eyeball

Claims (9)

リム部を有し、装着者の頭部に固定するための眼鏡型のフレームと、
画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された画像を装着者の少なくとも一方の眼球に導光し、拡大した虚像として表示する接眼光学部と、を有する頭部装着型表示装置であって、
前記表示部及び前記接眼光学部は、前記リム部に取り付けられ、
前記表示部から前記接眼光学部へ入射する画像光である入射光の光軸と、前記接眼光学部から前記装着者の眼球に向けて射出する画像光である射出光の光軸とが、同一平面上に無く、且つ、前記入射光のなす入射光ベクトルと、前記射出光のなす射出光ベクトルとの2つのベクトルのなす角度は、90°より大きく、
前記接眼光学部は、
前記表示部からの画像光を前記装着者の前方方向に偏向する第1反射面と、
前記第1反射面からの画像光を前記装着者の下方向に偏向する第2反射面と、
前記第2反射面からの画像光を前記装着者の眼球方向に偏向する第3反射面と、を有することを特徴とする、頭部装着型表示装置。
A spectacle-shaped frame having a rim portion and fixed to the head of the wearer;
A display for displaying an image;
A head-mounted display device having an eyepiece optical unit that guides an image displayed on the display unit to at least one eyeball of a wearer and displays the image as an enlarged virtual image,
The display unit and the eyepiece optical unit are attached to the rim unit,
An optical axis of incident light that is image light incident on the eyepiece optical unit from the display unit and an optical axis of emission light that is image light emitted from the eyepiece optical unit toward the eyeball of the wearer are the same. not on the plane, and the eggplant incident light vector of the incident light, the angle between two vectors of the eggplant emitted light vector of the emitted light is much larger than 90 °,
The eyepiece optical unit is
A first reflecting surface for deflecting image light from the display unit in a forward direction of the wearer;
A second reflecting surface for deflecting image light from the first reflecting surface downward in the wearer;
A head-mounted display device comprising: a third reflective surface that deflects image light from the second reflective surface toward the eyeball of the wearer.
前記入射光のなす入射光ベクトルと、前記射出光のなす射出光ベクトルとの2つのベクトルのなす角度は、95°以上120°以下であることを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。   2. The head according to claim 1, wherein an angle formed by two vectors of an incident light vector formed by the incident light and an emitted light vector formed by the emitted light is 95 ° or more and 120 ° or less. Wearable display device. 前記第3反射面により反射された画像光の射出光軸は、前記第1反射面により反射された画像光の画像光軸に対し傾斜していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の頭部装着型表示装置。 Exit optical axis of the reflected image light by the third reflection surface and being inclined with respect to image light axis of the image light reflected by said first reflecting surface, to claim 1 or 2 The head-mounted display device described. 前記リム部は、少なくとも1つのスライドガイド部を有し、
前記表示部及び前記接眼光学部は、前記少なくとも1つのスライドガイド部に取り付けられており、
前記入射光の光軸と前記少なくとも1つのスライドガイド部のスライド方向とが、平行であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。
The rim portion has at least one slide guide portion,
The display unit and the eyepiece optical unit are attached to the at least one slide guide unit,
The optical axis of the incident light and the sliding direction of said at least one slide guide portion, characterized in that it is a parallel, head-mounted display device according to any one of claims 1-3.
前記表示部と、前記接眼光学部とが、前記少なくとも1つのスライドガイド上で互いに独立してスライド可能であることを特徴とする、請求項に記載の頭部装着型表示装置。 The head-mounted display device according to claim 4 , wherein the display unit and the eyepiece optical unit are slidable independently from each other on the at least one slide guide. 前記表示部と前記接眼光学部との少なくとも一方は、前記少なくとも1つのスライドガイド部に着脱可能であることを特徴とする、請求項又はに記載の頭部装着型表示装置。 Wherein at least one of the display portion and the eyepiece optical unit is characterized in that the detachable at least one slide guide portion, the head-mounted display device according to claim 4 or 5. 前記表示部が、前記リム部の頂部の延在方向に沿った形状であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。 The head-mounted display device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the display unit has a shape along an extending direction of a top portion of the rim unit. 前記接眼光学部は、
前記第1反射面を有する偏向プリズムと、
前記第2反射面及び前記第3反射面を有する接眼プリズムとからなることを特徴とする請求項のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。
The eyepiece optical unit is
A deflecting prism having the first reflecting surface;
Head-mounted display device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that comprising a second reflecting surface and the eyepiece prism having a third reflecting surface.
前記偏向プリズムから前記接眼プリズムへと入射する画像光である接眼プリズム入射光がなす接眼プリズム入射光ベクトルと、前記接眼プリズムから前記装着者の眼球に向けて射出する画像光である接眼プリズム射出光がなす接眼プリズム射出光ベクトルとの2つのベクトルがなす角度は、165°以上である、請求項に記載の頭部装着型表示装置。 An eyepiece prism incident light vector formed by an eyepiece prism incident light that is an image light incident on the eyepiece prism from the deflection prism, and an eyepiece prism emission light that is an image light emitted from the eyepiece prism toward the eyeball of the wearer. The head-mounted display device according to claim 8 , wherein an angle formed by two vectors with an eyepiece prism emission light vector formed by is 165 ° or more.
JP2014554128A 2012-12-28 2013-12-19 Head-mounted display device Active JP6165174B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012288181 2012-12-28
JP2012288181 2012-12-28
PCT/JP2013/007479 WO2014103264A1 (en) 2012-12-28 2013-12-19 Head-mounted display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2014103264A1 JPWO2014103264A1 (en) 2017-01-12
JP6165174B2 true JP6165174B2 (en) 2017-07-19

Family

ID=51020384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014554128A Active JP6165174B2 (en) 2012-12-28 2013-12-19 Head-mounted display device

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9921410B2 (en)
JP (1) JP6165174B2 (en)
CN (1) CN104884998B (en)
WO (1) WO2014103264A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6697253B2 (en) * 2015-12-17 2020-05-20 コピン コーポレーション Wearable image display device and eyepiece optical system
JP6509395B1 (en) * 2018-02-13 2019-05-08 ブルーオプテック株式会社 Wearable image display device
US11698532B2 (en) * 2018-07-10 2023-07-11 Shimadzu Corporation Image display device
CN108761798B (en) * 2018-08-03 2020-07-28 苏州涵轩信息科技有限公司 VR glasses
JP2020053874A (en) * 2018-09-27 2020-04-02 セイコーエプソン株式会社 Head-mounted display device and cover member

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4626072B2 (en) * 2001-03-15 2011-02-02 コニカミノルタホールディングス株式会社 Video observation device
JP2002277816A (en) * 2001-03-21 2002-09-25 Minolta Co Ltd Image display device
JP2003015075A (en) * 2001-06-27 2003-01-15 Nikon Corp Electronic spectacles and spectacles mounting type display device
DE10132872B4 (en) * 2001-07-06 2018-10-11 Volkswagen Ag Head mounted optical inspection system
SE0102584D0 (en) * 2001-07-23 2001-07-23 Ck Man Ab Methods and apparatus for image presentation
JP2003046903A (en) * 2001-07-31 2003-02-14 Sanyo Electric Co Ltd Display device
DE10231427B4 (en) * 2002-07-11 2015-02-19 Carl Zeiss Ag display device
JP5023755B2 (en) * 2007-03-26 2012-09-12 ブラザー工業株式会社 Image display device
JP5003291B2 (en) * 2007-05-31 2012-08-15 コニカミノルタホールディングス株式会社 Video display device
JP5242477B2 (en) * 2009-03-25 2013-07-24 オリンパス株式会社 Glasses-mounted image display device
JP5185865B2 (en) * 2009-03-25 2013-04-17 オリンパス株式会社 Spectacle-type image display device and spectacle frame used therefor
JP5131254B2 (en) * 2009-07-15 2013-01-30 ブラザー工業株式会社 Attachment device for HMD
US10180572B2 (en) * 2010-02-28 2019-01-15 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and user action control of external applications
CN102782562B (en) * 2010-04-30 2015-07-22 北京理工大学 Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
JP5576746B2 (en) * 2010-09-06 2014-08-20 オリンパス株式会社 Decentered optical system, and image display device and imaging device using decentered optical system
JP2012063633A (en) * 2010-09-16 2012-03-29 Olympus Corp Head-mounted type display device
US8446676B2 (en) * 2010-09-16 2013-05-21 Olympus Corporation Head-mounted display device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014103264A1 (en) 2014-07-03
US20150293361A1 (en) 2015-10-15
CN104884998A (en) 2015-09-02
JPWO2014103264A1 (en) 2017-01-12
US9921410B2 (en) 2018-03-20
CN104884998B (en) 2017-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12044857B2 (en) Hybrid reflective/refractive head mounted display
CN107407812B (en) Image display device
CN107533227B (en) Effective thin curved eyepiece for see-through head mounted display
JP5389493B2 (en) Glasses-mounted image display device
JP5290091B2 (en) Eyeglass-type image display device
CN101900880B (en) Head-mounted type image display device
JP5496030B2 (en) Head-mounted image display device
CN106019585B (en) Head-mounted display
JP6165174B2 (en) Head-mounted display device
JP2012203113A (en) Head-mounted display device
JP2008172367A (en) Head mounted display
US11740459B2 (en) Head-mounted display and method for designing wide-focus lens to be used for the head-mounted display
JP2012063633A (en) Head-mounted type display device
JP2009075195A (en) Eyeglass type image display device and eyeglasses with image display device
WO2013027753A1 (en) Head-mounted display
JP2022520021A (en) Augmented reality optics and corrective lens system
JP5137644B2 (en) Eyeglass-type image display device
JP2011512557A (en) Telephoto glasses
JP5372820B2 (en) Head-mounted display device
JP5477310B2 (en) Head-mounted image display device
JP2011203380A (en) Head-mounted type image display device
JP5266526B2 (en) Video display device
CN110955047B (en) Head-mounted display device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170530

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170620

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6165174

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250